比特币是如何运作的？

#比特币机器的工作原理#

比特币是世界上第一个成功的去中心化加密货币和支付系统，由一位名叫中本聪的神秘创造者于 2009 年推出。术语“加密货币”是指一组数字资产，其中使用加密技术（一种编码和解码数据的科学实践）。这些交易通常通过称为区块链的分布式账本技术存储在分布在世界各地的计算机上（见下文）。

比特币可以分成更小的单位，称为“satoshis”（最多 8 位小数）并用于支付，但它也被视为像黄金一样的价值储存手段。这是因为单个比特币的价格自问世以来已经大幅上涨——从不到一美分到数万美元。当作为市场资产讨论时，比特币由股票代码 BTC 表示。

在讨论加密货币时经常使用“去中心化”一词，它仅表示分布广泛且没有单一一、集中位置或控制的东西。就比特币和许多其他加密货币而言，管理其创建、供应和安全的技术和基础设施并不依赖于银行和政府等中心化实体来管理它。

相比之下，比特币的设计方式是让用户可以通过点对点网络直接相互交换价值；一种所有用户都拥有同等权力的网络，中间不需要中央服务器或中介公司直接相互连接。这允许数据被共享和存储，或者比特币支付可以在各方之间无缝地发送和接收。

比特币网络（大写“B”表示网络和技术，小写“b”表示实际货币，比特币）是完全公开的，这意味着世界上任何拥有互联网连接和设备的人都可以无限连接到它参与。它也是开源的，这意味着任何人都可以查看或分享构建比特币的源代码。

也许理解比特币的最简单方法是将其视为互联网货币。互联网是纯数字的，没有人拥有或控制它，它是无国界的（意味着任何有电和设备的人都可以连接到它），它 24/7 全天候运行，使用它的人可以轻松地相互共享数据。现在想象一下，如果有一种“互联网货币”，每个使用互联网的人都可以帮助保护它、发行它并直接用它相互支付，而不涉及银行。这就是比特币的精髓。

法定货币的替代品

中本聪最初将比特币设计为传统货币的替代品，其目标是最终成为全球公认的法定货币，以便人们可以使用它来购买商品和服务。

但是，比特币的支付实用程序在某种程度上受到其价格波动的阻碍。波动率是一个用来描述资产价格在一段时间内变化多少的词。就比特币而言，它的价格每天都会发生巨大变化——甚至是每分钟都在发生巨大变化——这使得它成为一种不太理想的支付选择。例如比特币的股票代码是多少，您不想为一杯咖啡支付 3.$50，而 5 分钟后它值 4.$30。反之，咖啡送完后比特币价格大幅下跌，对商家来说就不好了。

在许多方面，比特币的运作方式与传统货币相反：它不受中央银行控制或发行，它有固定的供应量（意味着不能随意创造新的比特币）并且它的价格是不可预测的。了解这些差异是了解比特币的关键。

比特币是如何运作的？

重要的是要了解比特币具有三个独立的组件，它们全部结合起来创建一个去中心化的支付系统：

比特币在点对点网络上运行，用户（通常是希望与网络上的其他人交换比特币的个人或实体）不需要中介的帮助来执行和验证交易。用户可以选择将他们的计算机直接连接到网络并下载其公共账本，该账本记录了所有历史比特币交易。

这个公共账本使用了一种叫做“区块链”的技术，也被称为“分布式账本技术”。区块链技术允许以不可变和透明的方式验证、存储和订购加密货币交易。不变性和透明性是依赖零信任的支付系统的关键凭证。

每次确认新交易并将其添加到分类帐时，网络都会更新每个用户的分类帐副本以反映最新更改。将其视为一个开放的 Google 文档，当任何有权访问的人编辑其内容时，它会自动更新。

顾名思义，比特币区块链是按时间顺序排列的“块”——包含比特币交易数据的代码块。然而，值得一提的是，验证交易和比特币挖掘是独立的过程。无论交易是否添加到区块链中，挖掘仍然会发生。同样，比特币交易的爆炸式增长并不一定会提高矿工发现新区块的速度。

比特币经过编程，允许大约每 10 分钟将新区块添加到区块链中，无论等待确认的交易量如何。

由于区块链的公开性，所有网络参与者都可以实时跟踪和评估比特币交易。这种基础设施减少了称为双重支出的在线支付问题的可能性。当用户尝试两次使用相同的加密货币时，就会发生双花。

拥有 1 个比特币的 Bob 可能会尝试将其发送给 Rishi 和 Eliza，希望系统不会找到它。

传统银行系统避免了双重支出，因为对账是由中央机构执行的。实物现金也不是问题，因为您不能将同一张美元钞票分给两个人。

然而，比特币拥有数千份同一个账本，因此它需要整个用户网络就发生的每笔比特币交易的有效性达成一致。双方之间的这种协议称为“共识”。

正如银行不断更新其用户的余额一样，每个拥有比特币分类账副本的人都有责任确认和更新所有比特币持有者的余额。那么问题来了：比特币网络如何确保共识，即使世界各地存储着无数的公共分类账副本？这是通过称为“工作证明”的过程完成的。

什么是工作证明？

比特币网络中的计算机使用称为工作证明 (PoW) 的过程来验证交易并保护网络。工作量证明是比特币区块链的“共识机制”。

虽然工作量证明是在区块链上运行的加密货币的第一种并且通常是最常见的共识机制类型，但还有其他类型 - 最值得注意的是权益证明 (PoS)，它往往消耗更少的整体计算能力（因此更少能量）。

工作量证明将某些网络贡献者提升为“验证者”（通常称为“矿工”）的角色，前提是他们通过投入大量计算能力来发现新区块来证明这一点。网络 - 这个过程通常需要大约 10 分钟。

挖矿

当找到一个新区块时，通过挖矿过程找到它的成功矿工可以花费 1 兆字节的验证交易来填充它。然后这个新块被添加到链中，每个人的账本副本都会更新以反映新数据。作为他们努力的回报，除了收到一定数量的新开采比特币外，矿工还可以保留与他们添加的交易相关的任何费用。创建并提供给成功矿工的新比特币称为“区块奖励”。

所有比特币用户在每次发送交易时都必须支付网络费用（通常基于交易的大小），然后才能排队进行验证。可以把它想象成买邮票寄信。

增加交易费用的目的是达到或超过其他网络参与者支付的平均费用，以便及时处理您的交易。矿工在全天运行机器以验证比特币网络时必须支付自己的电费和维护成本，因此他们优先考虑附加费用最高的交易，以便在新区块被填满时尽可能多地赚钱。

您可以查看比特币内存池的平均费用，可以将其比作一个等候室，未经确认的交易被保留，直到它们被矿工选中并添加到区块链中。

比特币是如何产生的？

比特币网络会在矿工发现新区块并将新区块添加到区块链时自动向他们释放新铸造的比特币。比特币的总供应量上限为 2100 万枚硬币，这意味着一旦流通的硬币数量达到 2100 万枚，该协议将停止铸造新硬币。从某种意义上说，比特币挖矿兼作交易验证和比特币发行过程（直到所有硬币都被开采完毕后，它才起到交易验证过程的作用。）

重要的是，增加专用于比特币挖矿的计算能力并不意味着开采更多比特币。拥有更多计算能力的矿工只会增加他们获得下一个区块奖励的机会比特币的股票代码是多少，因此比特币的开采量随着时间的推移保持相对稳定。

比特币网络使用一种称为“比特币减半”的硬币分配策略，确保分配给矿工的比特币数量随着时间的推移而减少。通过逐渐减少进入流通的新比特币的供应，这个想法将有助于支撑资产的价格（基于供需的基本原则。）

比特币减半（有时称为“减半”）每 210,000 个区块或大约四年发生一次。当比特币协议于 2009 年首次推出时，每位成功的矿工都会获得 50 个比特币 (BTC) 作为区块奖励。快进到 2021 年：区块奖励现在是 6.25 BTC，在 2020 年 5 月比特币减半之前减少了 12.5 BTC。

下一次减半预计将在 2024 年某个时候发生，区块奖励将再次降至 3.125 BTC。这个过程将一直持续到最终没有更多的代币可供开采。

今天，有超过 1870 万比特币在流通，这意味着只剩下 225 万比特币在流通。但考虑到减半原则和挖矿难度等其他网络因素，估计最后一个比特币将在2140年左右的某个时间被挖出。